混凝土梁桥火灾后检测评估研究.pdf

7 4 世 界 桥 梁 2 0 1 4， 4 2 ( 6 ) 混凝 土梁桥火灾后检测评估研究 蔡 正 东 ， 彭 旭 民 。 ， 黄清 ( 1 中铁 大桥 局集 团桥科 院 有 限公 司 ， 湖北 武 汉 4 3 0 0 3 4 ； 2 桥梁 结构 安全 与健康 湖北 省重 点实验 室 ， 湖北 武 汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘 要 ： 某 预应力混凝土 高架桥火灾后受到损伤 ， 为了制定 维修 措施 ， 对火灾后桥梁进行检测评估 。表观检测发现箱 梁底板 、 腹板 、 翼 缘板 和桥 墩墩 身混凝 土均有破损 ； 综合热分析和 x射线衍 射分析得 到桥梁火 灾时 的灼着温度 ； 在箱 梁火烧后 的腹板 处取芯样进行混凝土轴心抗压强度试验 ， 截取过火后露 出 的主筋进行钢 筋抗 拉力学性能 试验 ， 得到 的结 果均满 足规范 要求 ； 对受损前 、 后 桥梁线形 进行 对比分析 ， 桥梁未见明显下挠 ； 动力 特性测 试结果 显示火 灾后桥梁 整体刚度 明显降低 。依 据检测 结果及采用有 限元软件计算得到 的结构检算结果 ， 判定该桥属危 险构件 ， 必须立即采取加固措施或拆除 。 关键词 ：混凝土桥梁 ； 火灾； 受损 ； 灼 着温度 ； 强度 ； 结构检算 ； 评估 ； 等级评 定 中图分类号 ：U4 4 5 7 1 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 0 0 0 0 1 前 言 随着城市经济的发展 ， 城市立交工程桥下空间 商业开 发利 用增 多 ， 桥 梁火 灾隐患 也 随之增 加 ， 全 国 范 围内关 于桥梁 火 损事 件 的报 道也 越 来 越 多 ， 桥 梁 火灾后损伤评估也成为桥梁运营单位需要面对的新 问题。但 目前对桥梁火灾后检测评估的研究资料较 少 ， 相 关研 究资料 主要 局 限 于工 业 与 民用 建筑 各 类 构件 ( 如梁 、 柱 、 板 、 墙 等) ， 直接用 于火 灾后桥 梁评 估 还存 在一定 局 限性 。因此 ， 了解 火 灾 对桥 梁 的损 伤 机理 ， 结合现行检测手段对火灾后桥梁损伤程度进 行检测评估 ， 为桥梁维修加 固提供技术参考 ， 成为 目 前需 要急 需解决 的 问题l 1 。 本文 以某 城市 高 架桥 火 损 检测 评 估 为例 ， 给 出 桥梁 火灾 后检测 评 估 流程 和方 法 ， 可 作 为 类 似桥 梁 检测评估的参考。 2工程 概况 某城 市 高 架桥 为 6 3 0 m 一 联 预 应 力 混 凝 土 连续箱梁桥 ， 单箱单室截面 ( 见 图 1 ) ， 桥梁分左 、 右 两幅， 梁体采用 C 5 0混凝土 。事故起因为桥下的报 废公 交 车集 中停放 场处 2 6 辆 报废公 交汽 车燃 烧 ， 燃 烧 时长 约 2 h 1 7 rai n ， 过 火面 积 9 0 0 m ， 两幅 桥过火 面积基本 相 当 。火 灾造 成该联 预应 力混凝 土 箱梁桥 桥墩、 梁体 、 支座等构件损坏 。 第 跨 0 第 。 跨0 第 5 0 跨0 第 跨0 第 5 2 跨0 第 。 跨 4 8 q -4 9 号 5 0 号 5 1 号 5 2 号 ( a )立面 ( b )单箱 单室截 面 单位：c m 图 1 桥 梁 结构 示 意 3检 测评估 流 程 依 据 火 灾后 建筑 结 构 鉴 定标 准 和 火灾 后 混 凝 土构 件评 定标 准 以及桥 梁结构 具体 损伤 情况 ， 火 灾 后桥 梁检 测评 估流程 如 下l 4 ： ( 1 )对 桥 梁 的历 史 状 况 进 行 调 查 ， 查 阅桥 梁 设 计 竣工 及加 固图纸 ， 相 关定 期检测 、 特 殊检 测和荷 载 试 验等 技术 资料 。 ( 2 )现场情 况调 查 ， 包 括火 灾 持续 时 间 ， 火灾 具 体地 点 ( 离 桥梁 结构 的距离 ) ， 灭 火方 式 ， 火 灾后燃 烧 物品种 、 数量及火灾后残留物等情况 。 ( 3 )根据 现 场 桥 梁受 损状 况 ， 推 断混 凝 土 和 钢 筋 的强度 情况 ， 测试保 护层 厚度 等情 况 。 ( 4 )对桥 梁 的线形 、 动力 特性 进行检 测 和评定 。 ( 5 )通过混凝土构件 的微 观分析 ， 确定相应 的 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 6 1 0 作者简介 ： 蔡正东( 1 9 8 2 ) ， 男 ， 工程师 ， 2 0 0 5年毕业于武汉理工大学交通工程专业 ， 工学学士 ， 2 0 0 8年毕业于武汉理工 大学道路与铁道工程 冬 业 ， 工学硕士( E ma i l ： 9 3 5 4 2 5 7 1 q q c o rn) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 混凝 土梁桥火灾后检测评估研究 蔡正东 ， 彭旭民 ， 黄清 7 7 表 2动 力 特 性 测 试 结 果 和过火后结构检算。原结构检算主要根据设计竣工 图纸和 加 固图纸 进 行 ； 过 火后 结构 检 算 主 要 根 据外 观 检测 结果 对火 场 温 度及 各 过 火 构 件 的 灼 着 温度 、 混凝 土 强度 折减 系 数 、 混 凝 土 弹性 模 量 及 粘 结 强度 折减系数等指标进行计算分析评定。 桥 梁结 构 检 算模 型如 图 7所示 ， 火灾 后 根 据受 损情 况 各细部 结 构折 减 如 图 8所 示 ， 检 算 结 果 如表 3所示 。由表 3可 知 ， 火 灾 后 箱 梁 的恒 载 挠 度 接 近 于火 灾 前 的 2倍 ， 纵 向 应 力 最 大 变 化 幅 度 为 2 5 MP a ， 横 向应 力最 大变 化 幅度为 3 5 MP a ， 主应 力最 大变 化 幅度 为 4 0 MP a ， 火灾 后 桥 梁 刚 度 和 受力 性 能大幅降低 ， 在恒载等各工况作用下存在较大的安 全风 险 ， 建议 采取 临时 安全 措施及 加 固措施 。 ( a ) 整体模型 ( b ) 局部模型 图 7 桥梁 实体 计算模型 折减6 C lll 底板厚度折减 6 c m 折 减6 c m 图 8火灾后各 细部结构 折减示意 4 7 桥梁 结构 损伤 等级 评定 根据现场检测 、 室 内试 验和结 构检算m ， 桥梁 火 灾 后 承 载 能 力 设 计 值 R与 结 构 作 用 效 应 ) ， 。 S ( 7 。 为 结 构重 要 性 系数 ) 比值 小 于 0 6 ， 根 据规 范 其 等 级评 定为 d级 ； 火 灾后箱 梁混凝 土 构件爆 裂 ， 裂缝 等级评定为 d级 ， 梁体变形状态为 胡 2 胡 ， 构 件 变形 等级 为 b级 ， 根 据各 子项 的评定 结果 ， 按 照规 范综合评定该高架桥受损梁体为 D级， 已不能正常 使用 ， 属 危 险构件 ， 必须 立 即采取加 固措 施或 拆 除 。 5 结 语 火 灾后混 凝 土桥梁 的检 测评估 是 目前桥 梁病 害 检测 中的一个 新 问题 ， 也 是 桥 梁 养 护者 面 临 的一个 崭新 课题 ， 如何 采 取合适 的方 法 ， 真实地 反 映桥梁 的 实际状态是桥梁进行下一步维修加 固的依据 。本文 通过 现 场检测 和 室 内试 验 的 方法 ， 科 学 地 掌 握 了 现 场桥 梁 的灼着 问题 ， 为后 期 桥 梁 结 构检 算 和 火 灾后 等级评定提供 了重要的依据 。本文针对混凝土梁桥 火灾 后评 定流 程 和方 法 ， 可 为 同类 问题 提 供 有 益 的 参考 价值 。 参 考 文 献 ： E l i奚勇火 灾受 损桥 梁 的检 测 与评估 E J 世界 桥梁 ， 2 0 0 7 ， ( 4 ) ： 6 2 6 5 E 2 张 岗 ， 王亚垄 ， 王翠娟过火混凝土桥梁评价方法及耐 久性损伤评估模型E J 公路 交通科 技 ， 2 0 1 0 ， ( 9 ) ： 8 8 9 1 I- 3 孙 大松 ， 廖长青 ， 李枝军预应力混凝土板桥火灾后的试 验 与评价E J 市政技术 ， 2 0 0 7 ， ( 3 ) ： 2 4 6 2 4 8 1- 4 许 宏元 ， 候旭 ， 刘士林火灾后混凝土桥梁的损伤识别 与状态评估E J 现代交通技术 ， 2 0 0 9 ， ( 1 ) ： 3 8 4 1 E 5 杜红秀 ， 张雄 ， 韩继红混凝土构筑物的火灾危害与损 伤检测评估 E J 建筑材料学报 ， 1 9 9 8 ， ( 2 ) ： 1 7 5 1 8 1 E 6 张 宏 ， 邵永 军火灾后混凝 土桥梁 损伤评估 方法 与应 用E J 四川 I 建筑科学研究 ， 2 0 1 1 ， ( 3 ) ： 9 5 9 8 7 何佛生 ， 许肇 峰火灾后 混凝土 桥梁 的检 测与评估 E J 广 东 公 路 交 通 ， 2 0 0 9 ， ( 2 ) ： 3 0 3 3 E 8 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究 院有 限公 司南 昌市 生 米大桥西引桥 4 7 #5 3 #墩 间 6 3 0 m连 续箱梁火 灾后检 测评 估报告 R 2 0 1 4 E 9 C E C S 2 5 2 ： 2 0 0 9 ， 火灾后建筑结构鉴定标准E s E l O J T G T J 2 1 2 O l 1 ， 公路 桥 梁承 载能 力 检测 评定 规程 厂 S 表 3 结构检算挠度和应力计算结果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 78 世界 桥 梁 2 0l 4 ， 4 2 ( 6 ) I n s pe c t i o n a n d As s e s s me n t o f Co n c r e t e Gi r d e r Br i d g e Da ma g e d b y Fi r e C AI Zh e n g d o n g P ENGXu mi n HU ANGQi n g ， ( 1 Br i d g e S c i e n c e Re s e a r c h I n s t i t u t e L t d ，Ch i n a Ra i l wa y Ma j o r B r i d g e En g i n e e r i n g Gr o u pW u h a n 4 3 0 0 3 4 Chi na；2Ke y La b or a t or y of Br i dg e St r u c t ur e Sa f e t y a nd H e a l t h o f Hub e i Pr ov i nc e，W u ha n 43 00 3 4，Chi na ) Ab s t r a c t ：A pr e s t r e s s e d c o nc r e t e vi a du c t ha s b e e n da ma ge d i n a f i r e di s a s t e r To f or mul a t e r e me d i a l m e a s u r e s ，t he c o ndi t i o n o f t he br i d ge a f t e r t he f i r e di s a s t e r wa s i ns pe c t e d a nd e v a l u a t e d The v i s u a l i n s p e c t i o n r e v e a l s t ha t c on c r e t e i n t he b ox g i r d e r b a s e s l a b s，we b s，f l a n ge s a nd p i e r s ha f t s a l l ha s b e e n da m a ge d By c o mbi n e d us e o f t h e t he r m a l a na l y s i s a nd X r a y d i f f r a c t i ont he bu r ni n g t e m p e r a t u r e of t he b r i dg e i n t h e f i r e wa s ga i ne d Co r e s a mpl e s a r e c u t f r o m t he we bs o f t h e b o x gi r d e r e xp e r i e nc i ng f i r e，t o wh i c h a xl e c o mpr e s s i v e s t r e n gt h t e s t wa s d o ne The e xp o s e d r e i n f or c e me nt e xp e r i e n c i ng f i r e wa s c ut do wn t o do r e i n f o r c e m e nt t e ns i l e s t r e n g t h t e s t The r e s ul t s o f t h e s e t wo t e s t s a l l a gr e e wi t h t h e c od e r e qu i r e me n t s The ge ome t r i e s o f t h e br i dg e b e f o r e a nd a f t e r t he d a ma g e we r e c o mpa r e d a nd a na l y z e d，n o s i g ni f i c a nt d e f l e c t i o n i s f ou nd on t h e b r i dg e The d y na mi c t e s t r e s ul t s s ho w t ha t t he o ve r a l 1 s t i f f ne s s o f t he b r i dg e a f t e r t h e f i r e d i s t i nc t i v e l v r e - duc e d Ac c or d i ng t o t h e i ns p e c t i on r e s ul t s a nd t he c he c ki n g r e s u l t s b y f i ni t e e l e me n t s o f t wa r e c a l c ul a t i o n，t he br i dg e i s i d e nt i f i e d a s a d a ng e r o us s t r uc t u r e ，wh i c h mus t b e r e h a bi l i t a t e d or di s ma n t i e d Ke y wo r ds ：c o nc r e t e b r i d ge；f i r e di s a s t e r；d a ma ge；b ur ni ng t e mpe r a t ur e；s t r e n gt h；s t r uc t u r a l c he c ki ng；e v a l u a t i on；g r a de a s s e s s me nt ( 编辑 ： 赵兴 雅 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m